(57)【要約】【課題】  低コストでトナー残検の検知範囲の拡大と、トナー切れ近傍での検知精度の向上を両立させる。【解決手段】  クランク状部材でアンテナ棒を構成する。トナー量が多いときには現像スリーブとアンテナ棒の距離を大きくし、現像スリーブ近傍のトナー循環量が少なくなったらアンテナ棒を半回転させて現像スリーブとアンテナ棒の距離を小さくし、トナー切れ寸前まで残量検知が行えるようにする。あるいはもっと簡単な構成として、現像スリーブ周りのトナー量に連動して現像スリーブとアンテナ棒の距離を可変とする構成とする。【選択図】  図１
2005121761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成した潜像を磁性一成分現像剤で顕像化するための現像手段に導電性の現像剤残量検知素子を配設して、前記現像手段に設けた内部に第１の磁界発生手段を有する現像剤担持体に交流バイアスを含む現像バイアスを印加した際、前記現像剤残量検知素子に誘起される信号に基づいて現像剤の残量を検出する現像装置において、
前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離を可変とする機構を有したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子の距離を可変とする機構は、前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離の可変範囲内に設けた回転中心に対してクランク状部材を回転させる機構であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子の距離を可変とする機構は、前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離の可変範囲内に設けた回転中心に対して、前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離が遠い状態から近い状態へとクランク状部材を回転させる機構であり、かつ前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離が近い状態から遠い状態へ戻ることを妨げる機構であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記クランク状部材を回転させる機構は、前記クランク状部材の回転を制御するためのストッパーと、前記ストッパーと一体をなし前記現像剤担持体近傍に配置した現像剤流動力感知手段を設け、前記現像剤流動力感知手段が前記現像剤担持体の回転により前記現像剤担持体の近傍で循環する現像剤中にある場合には前記ストッパーが前記クランク状部材の回転を禁止し、前記現像剤流動力感知手段が前記現像剤担持体の回転により前記現像剤担持体の近傍で循環する現像剤中にない場合には前記ストッパーが前記クランク状部材の回転を許可する機構であることを特徴とする請求項１から３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記クランク状部材を回転させる機構は、前記クランク状部材の回転を制御するための磁性材料からなるストッパーと、前記ストッパーに引力を及ぼして前記ストッパーを変位させ前記クランク状部材の回転を許可するストッパー近傍に固定された第２の磁界発生手段を設け、第２の磁界発生手段を作動させない場合には前記クランク状部材の回転を禁止し、前記現像剤残量検知素子に誘起される信号が所定の値になったときに前記第２の磁界発生手段を作動させ前記クランク状部材の回転を許可する機構であることを特徴とする請求項１から３に記載の現像装置。
【請求項６】
前記第２の磁界発生手段は電磁石であることを特徴とする請求項１から３及び請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離を可変とする機構は、前記現像剤残量検知素子を前記現像剤担持体の回転により生じる現像剤の循環領域に前記現像剤の循環方向と略平行な方向にのみに移動できるように配設し、かつ前記現像剤が移動する方向とは逆の方向に前記現像剤残量検知素子を移動させようとする力を加える手段を備えた機構であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤が移動する方向とは逆の方向に前記現像剤残量検知素子を移動させようとする力を加える手段は、一端を前記現像剤残量検知素子に固定され、他の一端を現像装置に固定された少なくとも１つ以上の弾性部材であることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
少なくとも前記像担持体と、前記現像手段とを枠体内に備え、請求項１から８に記載の現像装置の一部を成し本体に着脱自在なプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真を用いた複写機あるいはレーザビームプリンタ等の画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものであり、現像剤の残量検知方法に特徴を有する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナー（現像剤）を用いて現像を行う電子写真方式の画像形成装置においては、装置内にトナー残量検出装置を設けることで、トナー容器内のトナー残量を検出し、その情報を表示手段などによりユーザーに通知している。
【０００３】
図１９に従来のトナー残量検出装置の一構成例を示す。
【０００４】
図１９において、プロセスカートリッジ（以下、「カートリッジ」という）１０１は、電子写真感光体１１１、帯電手段１１２、現像手段１１３、クリーニング手段１１４、およびトナー容器１０３が一体的にカートリッジ化され、不図示の画像形成装置本体に着脱可能に装着される。
【０００５】
このようなカートリッジ１０１におけるトナー残量検知の手段としては、図１９に示すように、現像手段１１３に対して平行に配置された棒状のアンテナ部材１０８により、現像手段１１３−アンテナ部材１０８間のトナー量の変化に伴うインピーダンスの変化を利用し、交流の現像バイアス印加電源１１８によりアンテナ部材１０８に誘起される電圧変化を検知してトナー残量を推測する方法（以下、「誘起電圧検知手段」と記す）が従来から知られ、また実用されている。
【０００６】
上記誘起電圧検知手段は図中１２０〜１２３の各部材によって構成されている。１２０はトナーがない状態と同等の静電容量を持つコンデンサで、この静電容量とアンテナ部材１０８から検出された静電容量とをそれぞれダイオード１２１，１２２を介した後、コンパレータ１２３で比較することでトナー有無を判断する。
【特許文献１】特開２００３−０７６１２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の誘起電圧検知手段においては、現像手段１１３−アンテナ部材１０８間の距離によって２つの相反する特性がある。即ち、
（１）現像手段１１３−アンテナ部材１０３間の距離を遠くすると検知範囲が広くとれ、早い段階からトナー量が減少してきていることを検知できる。
（２）現像手段１１３−アンテナ部材１０３間の距離を近くするとトナー切れのタイミングを正確に検知できる。
【０００８】
トナー残量検知の目的から考えると、現像手段１１３−アンテナ部材１０３間の距離をできるだけ近づけた方が良いように思われるが、トナー無しを検知してから実際のトナー切れまでの時間が余りに短いと、交換用のプロセスカートリッジの調達が間に合わなくなるおそれがあるため、トナー量の減少を早い段階から検知でき、かつトナー切れのタイミングを正確に検知できるトナー残量検知方式が求められている。
【０００９】
また近年においては、棒状のアンテナ部材の代わりに平板状のアンテナ部材を用いてトナー残量検知の範囲と精度を向上させたものも実用されている。しかしながら、平板状のアンテナ部材の表面にトナーが堆積してしまうと検知精度が低下するために、平板状アンテナ部材の表面の平滑性を高くする表面処理を施す必要がありコスト高になることや、現像手段１０３の近傍に平板状のアンテナ部材を配置することにより、特に現像手段１０３近傍のトナー循環に影響を与えることが懸念される。
【００１０】
従って、本発明の目的は、低コストで、現像手段１０３の近傍のトナー循環に極力影響を与えることなくトナー切れ寸前まで高精度にトナー残量を検知できる現像装置、及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は下記の構成を特徴とする現像装置及びプロセスカートリッジである。
【００１２】
（１）像担持体上に形成した潜像を磁性一成分現像剤で顕像化するための現像手段に導電性の現像剤残量検知素子を配設して、前記現像手段に設けた内部に第１の磁界発生手段を有する現像剤担持体に交流バイアスを含む現像バイアスを印加した際、前記現像剤残量検知素子に誘起される信号に基づいて現像剤の残量を検出する現像装置において、前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離を可変とする機構を有したことを特徴とする現像装置。
【００１３】
（２）前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子の距離を可変とする機構は、前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離の可変範囲内に設けた回転中心に対してクランク状部材を回転させる機構であることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
【００１４】
（３）前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子の距離を可変とする機構は、前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離の可変範囲内に設けた回転中心に対して、前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離が遠い状態から近い状態へとクランク状部材を回転させる機構であり、かつ前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離が近い状態から遠い状態へ戻ることを妨げる機構であることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
【００１５】
（４）前記クランク状部材を回転させる機構は、前記クランク状部材の回転を制御するためのストッパーと、前記ストッパーと一体をなし前記現像剤担持体近傍に配置した現像剤流動力感知手段を設け、前記現像剤流動力感知手段が前記現像剤担持体の回転により前記現像剤担持体の近傍で循環する現像剤中にある場合には前記ストッパーが前記クランク状部材の回転を禁止し、前記現像剤流動力感知手段が前記現像剤担持体の回転により前記現像剤担持体の近傍で循環する現像剤中にない場合には前記ストッパーが前記クランク状部材の回転を許可する機構であることを特徴とする（１）から（３）に記載の現像装置。
【００１６】
（５）前記クランク状部材を回転させる機構は、前記クランク状部材の回転を制御するための磁性材料からなるストッパーと、前記ストッパーに引力を及ぼして前記ストッパーを変位させ前記クランク状部材の回転を許可するストッパー近傍に固定された第２の磁界発生手段を設け、第２の磁界発生手段を作動させない場合には前記クランク状部材の回転を禁止し、前記現像剤残量検知素子に誘起される信号が所定の値になったときに前記第２の磁界発生手段を作動させ前記クランク状部材の回転を許可する機構であることを特徴とする（１）から（３）に記載の現像装置。
【００１７】
（６）前記第２の磁界発生手段は電磁石であることを特徴とする（１）から（３）及び（５）に記載の現像装置。
【００１８】
（７）前記現像剤担持体と前記現像剤残量検知素子との距離を可変とする機構は、前記現像剤残量検知素子を前記現像剤担持体の回転により生じる現像剤の循環領域に前記現像剤の循環方向と略平行な方向にのみに移動できるように配設し、かつ前記現像剤が移動する方向とは逆の方向に前記現像剤残量検知素子を移動させようとする力を加える手段を備えた機構であることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
【００１９】
（８）前記現像剤が移動する方向とは逆の方向に前記現像剤残量検知素子を移動させようとする力を加える手段は、一端を前記現像剤残量検知素子に固定され、他の一端を現像装置に固定された少なくとも１つ以上の弾性部材であることを特徴とする（７）に記載の現像装置。
【００２０】
（９）少なくとも前記像担持体と、前記現像手段とを枠体内に備え、（１）から（８）に記載の現像装置の一部を成し本体に着脱自在なプロセスカートリッジ。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、低コストで、トナーの減少し始めからトナー切れ寸前まで広範囲かつ高精度にトナー残量を検知できる現像装置及びプロセスカートリッジを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施例）
以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。
【００２３】
図１は本発明の現像装置を含む画像形成装置の構成例を示す概略断面図である。１は像担持体としてのＯＰＣ感光体（ネガ感光体）であり、不図示の駆動手段により矢印の時計方向に回転駆動される。また、感光体１の長手方向の一端部には感光体ギヤ２１１が固定されている。
【００２４】
２は帯電手段としての帯電ローラで感光体１表面に接触配置されており、像担持体１の回転に伴って従動回転する。帯電ローラ２には帯電バイアス印加電源S1によって、交流電圧と直流電圧が重畳された帯電バイアスが印加される。これにより、像担持体１の表面が所定の極性、所定の電位に均一に帯電される。
【００２５】
３はレーザーダイオード・ポリゴンミラー等を含むレーザービームスキャナ（露光器）である。このレーザービームスキャナは目的の画像情報の時系列電気ディジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザー光を出力し、該レーザー光で上記回転感光体１の一様帯電面を走査露光Ｌする。この走査露光Ｌにより回転感光体１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００２６】
こうして感光体１の表面に形成された静電潜像は、本発明に係る現像装置４によってトナーが付着され、トナー像として現像される。なお、現像装置４については後に詳述する。
【００２７】
感光体１表面に形成されたトナー像は転写装置としての転写ローラ５によって転写材上に転写された後、定着装置６に搬送され、熱と圧力が加わることによって転写材上に永久画像として定着され、機外へ排出される。感光体１はクリーニング手段７によって転写残トナーが除去された後、再び画像形成に供される。
【００２８】
上記にて説明した本実施例の現像装置を含む画像形成装置のうち、感光体１、帯電ローラ２、現像装置４は画像形成装置を構成するその他の部品（以下、本体と称す）とは独立した筐体にまとめられてプロセスカートリッジを形成しており、本体とは着脱可能となっている。
【００２９】
続いて図２を用いて本発明に係る現像装置４について説明する。
【００３０】
同図に示す現像装置４は、磁性一成分トナーを用いた現像装置であり、内部にトナーを収容する現像容器１０４を備えている。本実施例の現像装置のトナー充填量は１２０ｇである。現像容器１０４は前側の下部に開口部１０４ａを有し、ここに現像剤担持体としての現像スリーブ１０５が配設されている。
【００３１】
現像スリーブ１０５はアルミニウムなどのパイプによって形成された非磁性スリーブであり、現像容器１０４によって矢印Ｒ２方向に回転自在に支持されている。現像スリーブ１０５はその長手方向の両端部にコロが固定されており、これらコロを感光体１に当接させることにより、感光体１との間に所定のギャップ（間隙）を確保する仕組みとなっている。現像スリーブ１０５の一方の端部には現像スリーブギヤ２１２が固定されており、この現像スリーブギヤ２１２に前述の感光体ギヤ２１１から駆動力が伝達され、これにより、現像スリーブ１０５は矢印Ｒ２方向に回転駆動される。現像スリーブ１０５の表面は所望量のトナーを担持・搬送できるよう、適切な表面粗さに加工されている。また、現像スリーブ１０５の内側には、マグネット１０６が配設されている。
【００３２】
マグネット１０６は円筒状に形成されており、その周方向にＮ極とＳ極が交互に複数個形成されている。また、マグネット１０６は現像スリーブ１０５が矢印Ｒ２方向に回転するのとは異なり、現像スリーブ１０５の内側に固定的に配置されている。
【００３３】
上述の現像スリーブ１０５表面には現像剤規制部材としての弾性ブレード１０７ａが当接されている。弾性ブレード１０７ａは、例えばウレタンゴムやシリコーンゴム等によって板状に形成されたものであり、その基端部が支持板金１０７ｂに固定されるとともに、その先端部を現像スリーブ１０５表面に所定の圧力で当接させて弾性変形している。弾性ブレード１０７ａは上述のマグネット１０６の磁力によって現像スリーブ１０５表面に引きつけられたトナーの層厚を規制するものである。現像スリーブ１０５表面に担持されたトナーは、現像スリーブ１０５の矢印Ｒ２方向の回転によって搬送されることによるトナー相互の摩擦帯電、及び弾性ブレード１０７ａによって層厚が規制される際の現像スリーブ１０５と弾性ブレード１０７ａ間での摺擦による摩擦帯電により、適切な電荷が付与され、感光体１の表面に対向する現像領域へと搬送されていく。このとき、現像スリーブ１０５には交流の現像バイアス印加電源１１８と直流の現像バイアス印加電源１１９とによって交流と直流とが重畳された現像バイアスが不図示の摺動接点を介して印加される。これにより現像スリーブ１０５上のトナーが現像領域において感光体１に飛翔して静電的に静電潜像に付着され、静電潜像をトナー像として顕像化される。
【００３４】
現像動作を行うことによりトナーが消費されると、現像スリーブ１０５近傍のトナーが少なくなるため、適宜補給を行う必要がある。この役割を担うのが攪拌部材７であり、例えば金属あるいは樹脂等でできた剛体棒に基端部が固定され、先端部が自由端となった弾性シートとなどによって構成される。また、攪拌部材７を回転させるための駆動力は上述の現像スリーブギヤ２１２からギヤ列で適当な回転速度に落とすことによって得ることが一般的である。
【００３５】
上述構成の現像装置４におけるトナー残量検知の手段としては図１９で前述したように、現像スリーブ１０５に対して平行に配置されたアンテナ部材１０８により、現像スリーブ１０５−アンテナ部材１０８間のトナー量の変化に伴うインピーダンスの変化を利用し、交流の現像バイアス電源１１８によりアンテナ部材１０８に誘起される電流変化を検知してトナー残量を推測するようにしている。この誘起電圧検知手段は図中１２０〜１２３の各部材によって構成されている。１２０はトナーがない状態と同等の静電容量を持つコンデンサで、この静電容量とアンテナ部材１０８から検出された静電容量とをそれぞれダイオード１２１，１２２を介した後、コンパレータ１２３で比較することでトナー有無を判断する。なお、本発明は上記アンテナ部材１０８の構成に特徴がある。詳細は後述する。
【００３６】
ところで、前述の誘起電圧検知手段においては、現像スリーブ１０５−アンテナ部材１０８間の距離によって２つの相反する特性がある。即ち、
【００３７】
【表１】
2005121761.tif 000003
【００３８】
トナー残量検知の目的から考えると、現像手段１１３−アンテナ部材１０８間の距離をできるだけ近づけた方が良いように思われるが、トナー無しを検知してから実際のトナー切れまでの時間が余りに短いと、交換用のプロセスカートリッジの調達が間に合わなくなるおそれがある。逆に現像手段１１３−アンテナ部材１０８間の距離を離せばトナーの減少を早い段階から検知できるが、本当のトナー切れ近くでの出力信号の変化が小さいため、トナー切れのタイミングを正確に検知することが難しい。この様子を図３に示す。トナー量の減少を早い段階から検知でき、かつトナー切れのタイミングを正確に検知できるトナー残量検知方式が求められている。
【００３９】
また近年においては、棒状のアンテナ部材の代わりに平板状のアンテナ部材を用いてトナー残量検知の範囲と精度を向上させたものも実用されている。しかしながら、平板状のアンテナ部材の表面にトナーが堆積してしまうと検知精度が低下するために、平板状アンテナ部材の表面の平滑性を高くする表面処理を施す必要がありコスト高になることや、現像手段１０３の近傍に平板状のアンテナ部材を配置することにより、特に現像手段１０３近傍のトナー循環に影響を与えることが懸念される。
【００４０】
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、低コストで、トナーの減少し始めからトナー切れ寸前まで広範囲かつ高精度にトナー残量を検知できる現像装置、及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【００４１】
まず、現像スリーブ１０５周りのトナー循環の様子について説明する。図４は現像スリーブ１０５周りのトナーの循環の軌跡を示した図である。前述したように、マグネット１０６によって現像スリーブ１０５に取り込まれたトナー（Ａ）は、現像スリーブ１０５の回転によって現像ブレード１０７ａの方に移動していくが、現像ブレード１０７ａによるトナー層厚規制の結果、現像スリーブ上に残らなかったトナーは現像ブレード１０７ａの現像スリーブ１０５とは反対側（いわゆる裏側）に堆積していく（Ｂ）。堆積量が多くなるとマグネット１０６から離れていくため、トナーに対する磁気拘束力が弱くなり、重力の影響で下方に自重落下していく。結果、図４のAからCの順にトナーが移動していくこととなり、矢印で示したようなトナー循環が生じる。
【００４２】
現像スリーブ１０５周りのトナー量が多い場合には、Cの地点にトナーが存在するが、現像スリーブ１０５周りのトナー量が少ない場合には、図５のようにC地点に空隙が生じてしまう。即ち、Cの地点に何か物体を置いたと仮定すると、その物体にはトナー量が多いときには現像スリーブ１０５周りのトナー循環によって下向きの力を受けるが、トナー量が少ないときには力を受けないということである。
【００４３】
次に本実施例のアンテナ部材１０８の構成を図６に示す。図６（ａ）はアンテナ部材そのものの形状であり、両端を中心として回転可能な、いわゆるクランク形状である。一端部には駆動手段としてアンテナ部材駆動ギヤ２１３が固定されており、他端部は上述した誘起電圧検知手段に電気的に接続されている。図６（ｂ）には現像手段１１３−アンテナ部材１０８間の距離が近いとき、図６（ｃ）には現像手段１１３−アンテナ部材１０８間の距離が遠いときの、現像手段１１３−アンテナ部材１０８の位置関係を示しており、図６（ｂ）と図６（ｃ）の状態の切り替えはアンテナ部材１０８が半回転することにより行われる。
【００４４】
図８により、アンテナ部材駆動ギヤ２１３の構造を詳細に説明する。図８は図２の反対側、即ち現像スリーブの駆動ギヤ２１２側から見た図である。アンテナ部材駆動ギヤ２１３は外周に切り欠き２１４と出っ張り２１５を有し、かつ図８の時計回りにA→B間の外周部分のみに歯がついている特殊なギヤである。また、アンテナ部材駆動ギヤ２１３の外周面にはC点を支点（固定端）とし、D点（自由端）が前述のストッパー制御部材２１７とつながっているストッパー２１６が配置されている。このストッパー２１６はD点に力を受けていない状態（図８の破線）ではアンテナ部材駆動ギヤ２１３の外周面と当接せず、D点に下向きの力を受けると自由端が下側に撓んで弾性変形しアンテナ部材駆動ギヤ２１３の外周面に接触する（図８の実線）ようになっている。その結果、ストッパー２１６の先端が切り欠き２１４に食い込む形となり、アンテナ駆動ギヤ２１３は所定の位置で確実に固定される。
【００４５】
次に、ストッパー２１６のD点（自由端）が、上下動するメカニズムについて説明する。既に現像スリーブ１０５の周囲のトナー量が多い場合には、図４におけるC地点に置いた物体には下向きの力が働き、トナー量が少ないときには力は働かないことを説明した。つまり、図４におけるC地点に置いた物体とストッパー２１６を剛体接続する手段を持つことにより、現像スリーブ１０５の周囲のトナー量が多い場合には、ストッパー２１６には下向きの力が働き（図８の実線の形状）、トナー量が少ないときにはストッパー２１６には力は働かないために、ストッパー２１６が持つ弾性で元の形状に戻る（図８の破線の形状）ような機構を実現することができる。上述した、図４におけるC地点に置いた物体とストッパー２１６を剛体接続するための具体的な手段として用いているのがストッパー制御部材２１７である。本実施例のストッパー制御部材２１７は、図７に示すように、ポリスチレン樹脂でできたφ２の部材で一端はストッパー２１６に接続され、他の一端は現像容器１０４の内壁に固定されている。
【００４６】
ストッパー２１６の先端部D点が上下動するメカニズムは前述したように現像スリーブ１０５周りを循環するトナーの動きによる力であり、現像スリーブ１０５の周りにトナーが多く存在するときにはストッパー２１６のD点は下向きの力を受け、切り欠き２１４とストッパー２１６が噛み合った状態となり、アンテナ部材駆動ギヤ２１３は固定される。現像スリーブ１０５周りのトナーが少なくなると、ストッパー２１６の先端部D点が受ける下向きの力が減少し、ストッパー２１６の自由端がアンテナ部材駆動ギヤ２１３から離れる。すると、現像スリーブギヤ２１２とアンテナ部材駆動ギヤ２１３が噛み合って回転し始め（図９）、アンテナ部材駆動ギヤ２１３の歯が刻んである半周分だけ回転した後、図１０のようにストッパー２１６と出っ張り２１５が接触してストッパー２１６がアンテナ部材駆動ギヤ２１３を停止させる。このとき、アンテナ部材１０８はアンテナ部材駆動ギヤ２１３の回転とともに図６（ｂ）の状態から図６（ｃ）の状態へと移行する。これにより、アンテナ部材１０８の位置が現像スリーブ１０５により近い位置に移動するため、トナー切れ寸前までアンテナ部材１０８の誘起電圧を検知することができる。
【００４７】
本実施例では、ストッパー制御部材２１７を配置する場所によって、アンテナ部材１０８が現像スリーブ１０５から遠い位置から近い位置に切り替わるタイミングが変わってくるため、ストッパー制御部材２１７を配置する場所の選択が非常に重要である。なぜならば、トナーが早々になくなってしまう場所にストッパー制御部材２１７を置くと、アンテナ部材１０８の切り替えタイミングが早すぎてしまうし、逆にトナーが最後まで存在する場所にストッパー制御部材２１７を置くと、アンテナ部材１０８の切り替えタイミングがトナー切れ寸前になってしまうためである。
【００４８】
図１１は本実施例の現像スリーブ１０５近傍にトナーが存在する様子を、トナーの量別に重ねて示したもので、それぞれ（ａ）５０ｇ、（ｂ）４０ｇ、（ｃ）３０ｇの時点での様子である。一方、図３のデータから、本実施例の現像器ではトナー量が約４０ｇの時点でアンテナ部材１０８の遠近切り替えが行われると都合がよい。なぜならば、トナー量４０ｇではアンテナ部材１０８が現像スリーブ１０５から遠い方にいる場合ではアンテナ部材１０８に誘起する電圧が下がり始めている領域であるが、アンテナ部材１０８が現像スリーブ１０５から近い方にいる場合ではまだアンテナ部材１０８に誘起する電圧が変化し始めていない領域にあるためである。そこで、これらの結果を踏まえ、本実施例では図１１に示す位置にストッパー制御部材２１７を配置すれば、トナー量が約４０ｇの時点でストッパー制御部材２１７の周囲のトナーがなくなる。すると、ストッパー２１６に働く下向きの力もなくなるため、前述したメカニズムによりアンテナ部材１０８の回転が行われる。
【００４９】
図１２に本実施例の現像装置を用いてトナーを消費させつつ測定した、アンテナ部材１０８に誘起される電圧の推移の一例を示す。トナー量が約４０ｇまではアンテナ部材１０８と現像スリーブ１０５の距離が遠い側（約８ｍｍ）となっており、トナー量７０ｇ付近から緩やかに誘起電圧の低下が見られる。トナー残量が約４０ｇでアンテナ部材が回転し、アンテナ部材１０８と現像スリーブ１０５の距離が近い側（約４ｍｍ）に切り替わると、また暫く電圧変化がほとんどない領域が続いた後、急激に出力電圧が低下するため、トナー切れが明確に検知できる。
【００５０】
また、アンテナ部材駆動ギヤ２１３の出っ張り２１５は、ストッパー２１６のD点に力が作用せず全く撓んでいない状態でも確実にアンテナ部材駆動ギヤ２１３が止まるような構成である上、図８の時計回りにB→A間の外周部分には歯がついておらず、現像スリーブギヤ２１２から駆動を受けることもないため、アンテナ部材１０８が誤って現像スリーブ１０５に近い位置から遠い位置に戻ってしまうようなこともない。
【００５１】
さらに、アンテナ部材１０８の位置を移動するために必要な追加部品数が少なく、しかもそれらが総じて安価であることも本発明の特徴である。
【００５２】
以上説明したように、本発明によれば低コストで、トナーの減少し始めからトナー切れ寸前まで広範囲かつ高精度にトナー残量を検知できる現像装置及びプロセスカートリッジを提供できる。
【００５３】
なお、上述した実施例はあくまでも１例であり、本発明の要旨を変更しない範囲で変形実施可能であるのは言うまでもない。
【００５４】
（第２の実施例）
実施例１ではアンテナ部材を回転させる機構として、現像スリーブ周りのトナー循環を利用した機械的な方法で行う方法について説明したが、これを電気的な方法で行っても良い。
【００５５】
本実施例の現像装置を含む画像形成装置は、実施例１の装置からストッパー制御部材を除去し、後述するストッパーを動かす電磁石を追加したことを除き、実施例１と同様であるので、重複する部分の再度の説明は省略する。
【００５６】
図１３は本実施例のアンテナ部材駆動ギヤ２１３の回転機構を示した図である。本実施例ではストッパー２１６は磁性材料よりなり、その一端Cを中心に回転可能となっている。また、ストッパー２１６に外部から何も力を加えていない場合には、ストッパー２１６の自重により先端がアンテナ部材駆動ギヤ２１３の切り欠き２１４に嵌り込む形となって、アンテナ駆動ギヤ２１３は所定の位置で固定される。
【００５７】
画像形成動作が行われトナーが消費されていくと、前述のように現像スリーブ１０５とアンテナ部材１０８の距離が遠い側の場合で現像容器１０４内のトナー量が７０ｇ付近からアンテナ部材１０８に誘起される誘起電圧が変化し始め、トナー残量が４０ｇの時点ではおよそ０．５Vである。このとき電磁石２４０に通電し動作させる（図１４）と、実施例１と同様のメカニズムにより、アンテナ部材駆動ギヤ２１３は現像スリーブギヤ２１２と噛み合って半周分だけ回転し、図１５のようにストッパー２１６と出っ張り２１５が接触してストッパー２１６がアンテナ部材駆動ギヤ２１３を停止させる。このとき、アンテナ部材１０８はアンテナ部材駆動ギヤ２１３の回転とともに現像スリーブ１０５から遠い側から近い側へと切り替わる。これら一連の動作フローチャートを図１６に示す。
【００５８】
本実施例の方法では、アンテナ部材１０８の切り替えタイミングをアンテナ部材１０８に誘起される誘起電圧の値を検知して制御するため、切り替えタイミングの設定の自由度が大きくできるという利点がある。
【００５９】
よって、本実施例によれば、実施例１と同様にトナーの減少し始めからトナー切れ寸前まで広範囲かつ高精度にトナー残量を検知できる現像装置及びプロセスカートリッジを提供できる。
【００６０】
（第３の実施例）
実施例１に記載したストッパー制御部材をアンテナ部材として使うことにより、更に構成が簡単となり、低コスト化を図ることができる。
【００６１】
本実施例の現像装置を含む画像形成装置は、アンテナ部材の構成に関する部分を除き、実施例１と同様であるので再度の説明は省略する。
【００６２】
本実施例では図１７のように、アンテナ部材２０８が現像容器１０４の上端から弾性部材たるバネ２３０でつり下げられた構成となっている。また、アンテナ部材２０８の両端部は図１８に示すように現像容器１０４の側壁に設けられた溝２２０の凹みの中にあり、アンテナ部材２０８はこの溝２２０に沿った方向にのみ移動が可能となっている。またこの溝２２０の方向は実施例１の図４で説明した、現像スリーブ１０５周りのC地点でのトナーの移動方向と略平行となるようにしてあり、かつアンテナ部材２０８と現像スリーブ１０５との距離は、E側の方がD側よりも遠くになるようになっている。
【００６３】
次に、アンテナ部材２０８の挙動について説明する。図１７で、現像スリーブ１０５周りのトナー量が多い場合には、現像スリーブ１０５の周りを循環するトナーにより力Fがアンテナ部材２０８に働き、バネ２３０がアンテナ部材２０８を上方へ押し上げようとする力Gに打ち勝って、アンテナ部材２０８はE側へ押し下げられ、現像スリーブ１０５とアンテナ部材２０８との距離が大きくなる。一方、現像スリーブ１０５周りのトナー量が少ない場合には、アンテナ部材２０８には現像スリーブ１０５の周りを循環するトナーによる押し下げ力Fが働かず、バネ２３０による力Gのみが働くため、アンテナ部材２０８はD側へ押し上げられ、現像スリーブ１０５とアンテナ部材２０８との距離が縮まる。即ち、現像スリーブ１０５周りのトナー量が多い場合には現像スリーブ１０５とアンテナ部材２０８の距離が離れるためトナーの減り始めを早い段階から検知できる一方で、現像スリーブ１０５周りのトナー量が少なくなった場合には、現像スリーブ１０５とアンテナ部材２０８の距離が縮まるためトナー切れのタイミングを正確に検知することが可能となる。
【００６４】
なお、アンテナ部材２０８は上述のメカニズムにより移動するが、その移動範囲は上述した溝２２０により制限を受けるため、アンテナ部材２０８が現像スリーブに近づきすぎたり、離れすぎたりすることもない。
【００６５】
本実施例でも、アンテナ部材２０８を配置する場所及び移動範囲によって検知結果が変わってくるため、アンテナ部材２０８を配置する場所及び移動範囲の選択が非常に重要であることは実施例１と同様である。本実施例ではD地点での現像スリーブ１０５とアンテナ部材２０８の距離を４mm、E地点での現像スリーブ１０５とアンテナ部材２０８の距離を８mmとしており、現像容器１０４内のトナー量が４０ｇ未満の時にアンテナ部材２０８がD地点に来るような構成としている。
【００６６】
また、本実施例では実施例１及び実施例２よりも更に構造が簡単でかつ必要な部品点数も少ないことが特徴である。
【００６７】
よって、本実施例によれば実施例１よりも更に低コストで、トナーの減少し始めからトナー切れ寸前まで広範囲かつ高精度にトナー残量を検知できる現像装置及びプロセスカートリッジを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例１の現像装置を含む画像形成装置の概略側面図
【図２】実施例１の現像装置の概略側面図
【図３】実施例１及び２の現像スリーブとアンテナ部材の距離を変えたときの誘起電圧の変化の様子を示す図
【図４】実施例１及び２の現像スリーブ近傍のトナー循環の様子を示す図
【図５】実施例１の現像スリーブ周りのトナー量が少ないときの様子を示す図
【図６】実施例１のアンテナ部材の形状及び現像スリーブとの位置関係を示す図
【図７】実施例１のストッパー制御部材とストッパーの接続形態を示す図
【図８】実施例１のアンテナ部材駆動ギヤ周りの詳細を示す図
【図９】実施例１のアンテナ部材駆動ギヤが回転する様子を示す図
【図１０】実施例１のアンテナ部材駆動ギヤ周りの詳細を示す図
【図１１】実施例１のトナー量と現像スリーブ周りのトナー分布の関係を示す図
【図１２】実施例１のトナー量と誘起電圧の関係を示す図
【図１３】実施例２のアンテナ部材駆動ギヤ周りの詳細を示す図
【図１４】実施例２のアンテナ部材駆動ギヤが回転する様子を示す図
【図１５】実施例２のアンテナ部材駆動ギヤ周りの詳細を示す図
【図１６】実施例２の動作フローチャート
【図１７】実施例３のアンテナ部材の挙動及び位置関係を示す図
【図１８】実施例３のアンテナ部材の端部を示す図
【図１９】本発明に係る従来例の、現像装置の要部の概略側面
【符号の説明】
【００６９】
１  像担持体
２（２ａ、２ｂ）  帯電ローラ
３  光学スキャナー
４  現像器
５  転写ローラ
６  定着器
１０４  現像容器
１０４ａ  開口部
１０５  現像スリーブ
１０６  マグネット
１０７ａ  弾性ブレード
１０８、２０８  アンテナ部材
２１２  現像スリーブギヤ
２１３  アンテナ部材駆動ギヤ
２１６  ストッパー
２１７  ストッパー制御部材
２２０  溝
２３０  バネ
Ｓ１〜Ｓ３  高圧電源
L  レーザー露光
Ｐ  転写材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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